(57)【要約】【課題】  半導体装置の外形サイズを大きくすること無く、配線の電気特性を調整する。【解決手段】  絶縁基材１の表面の一面および他面に線状配線６が形成され、半導体チップが絶縁基材１に搭載される半導体装置用基板であって、絶縁基材１を貫通する貫通穴２の内周面に、一面および他面の線状配線６を電気的に繋ぐらせん状の配線３を設けた。これにより、大きな配線領域を必要としないインダクタンスを設けることができ、高周波信号向け半導体装置の電気特性を、外形サイズを大きくすることなく、インダクタンスで制御できる半導体装置用基板を提供できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基材の表面の一面および他面に線状配線が形成され、半導体チップが前記絶縁基材に搭載される半導体装置用基板であって、
前記絶縁基材を貫通する貫通穴の内周面に、前記一面および他面の線状配線を電気的に繋ぐらせん状の配線を設けたことを特徴とする半導体装置用基板。
【請求項２】
絶縁基材の表面の一面および他面に線状配線が形成され、半導体チップが前記絶縁基材に搭載される半導体装置用基板であって、
前記絶縁基材を貫通する貫通穴を形成する工程と、
前記貫通穴の内周面にらせん状の溝を形成する工程と、
前記らせん状の溝を形成した貫通穴の内周面にめっきを施す工程と、
前記らせん状の溝内にめっきを残すように、表面のめっきのみを除去することで、前記一面および他面の線状配線を電気的に繋ぐらせん状の配線を形成する工程とを含む半導体装置用基板の製造方法。
【請求項３】
絶縁基材の表面の一面および他面に線状配線が形成され、半導体チップが前記絶縁基材に搭載される半導体装置用基板であって、
前記絶縁基材を貫通する貫通穴を形成する工程と、
前記貫通穴の内周面にめっきを施す工程と、
前記めっきをらせん状に残すようにパターニングすることで、前記一面および他面の線状配線を電気的に繋ぐらせん状の配線を形成する工程とを含む半導体装置用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁基材の表面に線状配線とその端部に接続する実装端子とが形成され、回路素子が形成された半導体チップを搭載する半導体装置用基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製品の動作信号の高周波化が進むにつれ、半導体チップを搭載する半導体パッケージの電気特性の半導体製品に与える影響が無視できなくなってきている。回路素子が形成された半導体チップを、導体パターンを備えた基板に搭載した半導体装置は周知であるが、この半導体装置に用いられる半導体装置用基板の配線の電気特性が、半導体製品の性能に大きな影響を与えている。その影響を、配線の引き回し、ビアやスルーホールの配置の最適化などにより、抑える対策がなされている。
【０００３】
図６に従来の半導体装置用基板の断面構造図を示す。また、図７に従来の半導体装置用基板の製造方法を示す。
【０００４】
まず、図６に示す従来の半導体装置用基板の構造について説明する。
【０００５】
従来の半導体装置用基板は、絶縁基材６１に設けられた貫通穴６２の壁面に、めっき６４を施し、絶縁基材６１の表面に露出した貫通穴６２内のめっき６４の両端部は、絶縁基材６１の表面でパターニングされた配線６６に接続された構造となっている。
【０００６】
前述の図６に示す従来の半導体装置用基板の製造方法について、図７を参照しながら説明する。
【０００７】
図７（ａ）に示す矩形の絶縁基材６１に、ドリルもしくはレーザー加工により、図７（ｂ）のように貫通穴６２を開ける。絶縁基材６１は、エポキシ系樹脂が一般的に用いられる。
【０００８】
次に、図７（ｃ）に示すように、絶縁基材６１の表面と貫通穴６２の壁面に、めっき６４を施す。めっき材料は、銅を主成分とした金属材料を用いることが一般的である。そして、図７（ｄ）に示すように、図７（ｃ）の工程で施した絶縁基材６１の表面のめっき６４に、パターニング処理を施して、配線６６を形成する。このパターニング処理は、エッチングによる不要めっきの除去という方法をとるのが、一般的である。
そして、図７（ｅ）に示すように、貫通穴６２は樹脂６７で穴埋めする。このときの穴埋めに用いる樹脂は、絶縁基材同様のエポキシ系樹脂を用いることが一般的である。
【０００９】
以上の図７に示す製造工程により、図６に示す従来の半導体装置用基板の構造が形成される。
【００１０】
また、特許文献１のように、電気特性の向上や外付け素子を半導体装置内部に取り込む目的で、半導体装置用基板の一配線層に渦状にパターニングされた配線を形成し、インダクタンスを生成する方法も用いられている。
【００１１】
図８に従来の渦状配線の形成された半導体装置用基板の上面図を示す。
【００１２】
従来の渦状配線の形成された半導体装置用基板は、絶縁基材８１の表面に、渦をまくように、パターニングされた渦状配線８２を配置し、渦状配線８２の外周の端部は、同一面の配線に接続され、一方の渦の中心付近の端部はビア８０で渦状配線８２の形成されている面とは異なる配線層の配線に接続される。このとき、渦状配線の形成には、配線幅や配線間隔、渦の巻き数などから、かなり広い領域が必要となる。
【００１３】
しかしながら、半導体パッケージの小型化・多ピン化などにより、配線の引き回し、ビアやスルーホールの配置の自由度が無くなってきており、半導体装置用基板において、配線の引き回し、ビアやスルーホールの配置の最適化、あるいは渦状配線の形成が困難になってきている。
【特許文献１】特開平３−２４８４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように、高周波信号向け半導体装置の電気特性に大きな影響を与える半導体装置用基板の配線の電気特性は、配線の引き回し、ビアやスルーホールの配置の最適化、あるいは渦状インダクタンスの形成によって、制御されてきたが、半導体パッケージの小型化・多ピン化などにより、配線の引き回し、ビアやスルーホールの配置の自由度が無くなってきており、前記対応が困難になってきている。
【００１５】
また、前述の対策を行わなければ、高周波信号向け半導体装置の電気特性に大きな影響を及ぼすことになる。逆に、前述の対策を実施するため、半導体パッケージのサイズを大きくしようとすると、小型化・多ピン化というニーズにあった製品の提供ができなくなる問題が発生する。
【００１６】
したがって、本発明の目的は、上記問題を解決するもので、半導体装置の外形サイズを大きくすること無く、配線の電気特性を調整し、半導体製品の電気特性への影響の少ない半導体装置用基板およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために本発明の請求項１記載の半導体装置用基板は、絶縁基材の表面の一面および他面に線状配線が形成され、半導体チップが前記絶縁基材に搭載される半導体装置用基板であって、前記絶縁基材を貫通する貫通穴の内周面に、前記一面および他面の線状配線を電気的に繋ぐらせん状の配線を設けた。
【００１８】
請求項２記載の半導体装置用基板の製造方法は、絶縁基材の表面の一面および他面に線状配線が形成され、半導体チップが前記絶縁基材に搭載される半導体装置用基板の製造方法であって、前記絶縁基材を貫通する貫通穴を形成する工程と、前記貫通穴の内周面にらせん状の溝を形成する工程と、前記らせん状の溝を形成した貫通穴の内周面にめっきを施す工程と、前記らせん状の溝内にめっきを残すように、表面のめっきのみを除去することで、前記一面および他面の線状配線を電気的に繋ぐらせん状の配線を形成する工程とを含む。
【００１９】
請求項３記載の半導体装置用基板の製造方法は、絶縁基材の表面の一面および他面に線状配線が形成され、半導体チップが前記絶縁基材に搭載される半導体装置用基板の製造方法であって、前記絶縁基材を貫通する貫通穴を形成する工程と、前記貫通穴の内周面にめっきを施す工程と、前記めっきをらせん状に残すようにパターニングすることで、前記一面および他面の線状配線を電気的に繋ぐらせん状の配線を形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の請求項１記載の半導体装置用基板によれば、絶縁基材を貫通する貫通穴の内周面に、一面および他面の線状配線を電気的に繋ぐらせん状の配線を設けたので、大きな配線領域を必要としないインダクタンスを設けることができる。これにより、高周波信号向け半導体装置の電気特性を、外形サイズを大きくすることなく、インダクタンスで制御できる半導体装置用基板を提供できる。
【００２１】
本発明の請求項２記載の半導体装置用基板によれば、らせん状の溝を形成した貫通穴の内周面にめっきを施す工程と、らせん状の溝内にめっきを残すように、表面のめっきのみを除去することで、一面および他面の線状配線を電気的に繋ぐらせん状の配線を形成する工程とを含むので請求項１記載の半導体装置用基板を製造することができ、同様の効果が得られる。
【００２２】
本発明の請求項３記載の半導体装置用基板の製造方法によれば、貫通穴の内周面にめっきを施す工程と、めっきをらせん状に残すようにパターニングすることで、一面および他面の線状配線を電気的に繋ぐらせん状の配線を形成する工程とを含むので、請求項１記載の半導体装置用基板を製造することができ、同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の第１の実施形態を図１および図２に基づいて説明する。
【００２４】
図１（ａ）は本発明の実施形態における半導体装置用基板の断面構造、図１（ｂ）は本発明の実施形態における貫通穴内のらせん状配線の構造を示す。また、図２は本発明の第１の実施形態の半導体装置用基板の製造方法を示す。
【００２５】
まず、図１（ａ）および（ｂ）に示す本発明の実施形態の半導体装置用基板について説明する。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、絶縁基材１の表面の一面および他面に線状配線６とその端部に接続する実装端子とが形成され、実装端子に接続する回路素子が形成された半導体チップが絶縁基材１に搭載される（図示せず）。また、絶縁基材１に設けられた貫通穴２の内周の壁面にらせん状配線３を形成し、らせん状配線３の絶縁基材１の表面に露出している両端部に、一面および他面の線状配線６が電気的に接続された構造となっている。
【００２７】
貫通穴２内のらせん状配線３の自己インダクタンスは、
Ｌ＝Ｋ＊４＊π２＊μｓ＊ａ２＊（Ｎ２／ｌ）＊１０−７
で求められる。このとき、
Ｌは自己インダクタンス[Ｈ]、Ｋは長岡係数、μｓは比透磁率、ａはらせん状配線の半径、ｌは絶縁基材の厚み（らせん状配線の高さ）、Ｎはらせん状配線の巻き数である。
【００２８】
例えば、Ｋ＝０.８８４、μｓ＝４.９、ａ＝０.１５ｍｍ、ｌ＝１.０ｍｍ、Ｎ＝４とすると、Ｌ＝６.１５ｎＨとなる。
【００２９】
ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）のような有機材料を絶縁材料とした半導体装置用基板の場合、ｎＨ単位の自己インダクタンスが配線に発生することから、ｎＨ単位でのインダクタンスの調整が必要である。上記例により、半導体装置用基板の貫通穴２に形成されたらせん状配線３は、ｎＨ単位で自己インダクタンスの制御が可能であり、らせん径や絶縁基材の厚み（らせん状配線の高さ）、らせん状配線の巻き数などを制御することができる。
【００３０】
これにより、本実施形態の半導体装置用基板は、貫通穴内に形成された渦状配線により、インダクタンス成分で配線の電気特性の制御が可能となる。
【００３１】
図１の貫通穴内にらせん状配線を有する半導体装置用基板の製造方法を、図２を参照しながら説明する。
【００３２】
図２（ａ）に示す矩形の絶縁基材１に、図２（ｂ）に示すように、ドリルもしくはレーザー加工により、貫通穴２を開ける。絶縁基材１は、エポキシ系樹脂が一般的に用いられる。
【００３３】
次に、図２（ｃ）に示すように、図２（ｂ）の工程で開けた貫通穴２の壁面に、微細なねじ切りにより、らせん状の溝５を入れる。
【００３４】
そして、図２（ｄ）に示すように、絶縁基材１の表面と貫通穴２の壁面に、めっき４を施す。めっき材料は、銅を主成分とした金属材料を用いることが一般的である。
【００３５】
次に、図２（ｅ）に示すように、絶縁基材１の表面に施されためっき４に、パターニング処理を施して、配線６を形成する。このパターニング処理は、エッチングによる不要めっきの除去という方法をとるのが、一般的である。
【００３６】
そして、図２（ｆ）に示すように、らせん状の溝５内を埋めているめっき４を残すように、図２（ｄ）の工程で貫通穴２内に施しためっき４を除去し、らせん状配線３を形成する。貫通穴２内の不要めっきの除去方法としては、ドリル加工あるいはエッチング加工などが考えられる。
【００３７】
そして、図２（ｇ）に示すように、貫通穴２は樹脂７で穴埋めする。このときの穴埋めに用いる樹脂は、絶縁基材と同様にエポキシ系樹脂が一般的に用いられる。
【００３８】
以上の図２に示す製造工程により、図１の貫通穴内のらせん状配線を設けた本発明の実施形態の半導体装置用基板が形成できる。
【００３９】
本発明の第２の実施形態を図３に基づいて説明する。図３は本発明の第２の実施形態の半導体装置用基板の製造方法を示す。
【００４０】
本実施形態の半導体装置用基板は、図１と同様の構成である。
【００４１】
図１の貫通穴内にらせん状配線を有する半導体装置用基板の製造方法を、図３を参照しながら説明する。
【００４２】
図３（ａ）に示す矩形の絶縁基材１に、図３（ｂ）に示すように、ドリルもしくはレーザー加工により、貫通穴２を開ける。絶縁基材１は、エポキシ系樹脂が一般的に用いられる。
【００４３】
次に、図３（ｃ）に示すように、絶縁基材１の表面と貫通穴２の壁面に、めっき４を施す。めっき材料は、銅を主成分とした金属材料を用いることが一般的である。そして、図３（ｄ）に示すように、絶縁基材１の表面に施されためっき４に、パターニング処理を施して、配線６を形成する。このパターニング処理は、エッチングによる不要めっきの除去という方法をとるのが、一般的である。
【００４４】
次に図３（ｅ）に示すように、図３（ｃ）の工程で施した貫通穴２の壁面のめっき４に、微細なねじ切りにより、らせん状の溝５を入れ、不要なめっきを除去することにより、らせん状配線３が形成される。
【００４５】
そして、図３（ｆ）に示すように、貫通穴３は樹脂７で穴埋めする。このときの穴埋めに用いる樹脂は、絶縁基材と同様にエポキシ系樹脂が一般的に用いられる。
【００４６】
以上の図３に示す製造工程により、図１の貫通穴内のらせん状配線を設けた本発明の実施形態の半導体装置用基板が形成できる。
【００４７】
図４および図５は、それぞれ本発明の他の実施形態の半導体装置用基板であり、多層構造の半導体装置用基板を示す図である。
【００４８】
図４において、８は絶縁層、９は配線（多層基板の積層配線）、１０はビア、４１は絶縁基材、４２は貫通穴、４３はらせん状配線、４６は配線（パターニングされた絶縁基材表面のめっき）、４７は樹脂である。多層構造の半導体装置用基板の内部にらせん状配線４３を形成した貫通穴４２を配置しても、同様の効果が得られる。
【００４９】
また、図５において、５１は絶縁基材、５２は貫通穴、５３はらせん状配線、５６は配線（パターニングされた絶縁基材表面のめっき）、５７は樹脂、５８は絶縁層、５９は配線（多層基板の積層配線）である。多層構造の半導体装置用基板の全層を貫通するように、らせん状配線５３を形成した貫通穴５２を配置しても、同様の効果が得られる。
【００５０】
さらに、一般的に用いられる層の異なる配線間を繋ぐスルーホールに、らせん状配線を設けても効果は同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係る半導体装置用基板およびその製造方法は、高周波信号の入出力を有する半導体装置用基板に有用である。また、本構造は、高周波信号の入出力を有する半導体装置を搭載する実装基板にも有用である。電子機器としては、特に携帯電話やＤＴＶ、ＥＴＣ機器、衝突防止レーダー、計測器等の高周波機器に有用な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態における半導体装置用基板を示す断面図、（ｂ）は本発明の実施形態における半導体装置用基板の貫通穴内のらせん状配線の構造を示す概念図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の半導体装置用基板の製造方法を示す工程図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の半導体装置用基板の製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の他の実施形態の半導体装置用基板の断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態の半導体装置用基板の断面図である。
【図６】従来の半導体装置用基板の断面図である。
【図７】従来の半導体装置用基板の製造方法を示す工程図である。
【図８】従来の渦状配線を形成した半導体装置用基板の上面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１，４１，５１，６１，８１  絶縁基材
２，４２，５２，６２  貫通穴
３，４３，５３  らせん状配線
４  めっき
５，３５  らせん状の溝
６，４６，５６，６６  配線（パターニングされた絶縁基材表面のめっき）
７，４７，５７，６７  樹脂（貫通穴埋め用）
８，５８  絶縁層
９，５９  配線（多層基板の積層配線）
１０，８０  ビア
８２  渦状配線
【図１】
2006269774.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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